农学专业基础知识材料

植物营养——植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分，用以维持其生命活动。营养元素——植物体用于维持正常新陈代谢完成生命周期所需的化学元素。植物营养学是研究植物对营养物质吸收、运输、转化和利用的规律及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的科学。植物营养学的主要任务——阐明植物体与外界环境及养物质运输、分配和能量转化的规律，并在此基础上通过施肥手段为植物提供充足的养分，创造良好的营养环境，或通过改良植物遗传特性的手段调节植物体的代谢，提高植物营养效率，从而达到明显提高作物产量改善产品品质的目的。

肥料分类:按来源分：无机肥料、有机肥料等按元素分：氮肥、磷肥、钾肥等按养分多少分：单质肥料、复合肥料等按养分有效性分：速效肥料、缓效肥料、长效肥料按肥料状态分：固体肥料和液体肥料

第二节源-库关系与产量

通常，植物体内进行光合作用或能合成有机物质为其它器官提供营养的部位称之为源（如成熟的绿色叶片），而把消耗或储存部位称之为库（如根、茎、生长顶端和果实等）。植物体内，同化产物和其它物质常常进行着从源到库的运输。

“土壤养分生物有效性”的含义:（1）土壤中矿质态养分的浓度、容量与动态变化；（2）根对养分的获取与养分向根表迁移方式与速度；（3）在根系生长与吸收的作用下，土壤中养分的有效化过程以及环境因素对养分有效化的影响。土壤养分向根表的迁移有两种方式：（一）质流植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤与土体之间出现明显水势差，土壤溶液中的养分随水流向根表迁移。其特点是运输养分数量多，养分迁移的距离长。养分通过质流到达根部的数量取决于植物的蒸腾速率和土壤溶液中该养分的浓度。（二）扩散当根系截获和质流作用不能向植物提供足够的养分时，根系不断的吸收可使根表有效养分的浓度明显降低，并在根表垂直方向上出现养分浓度梯度差，从而引起土壤养分以扩散方式顺

浓度梯度向根表运输。土壤养分的扩散作用具有速度慢距离短的特点。扩散速率主要取决于扩散系数。

在植物养分吸收总量中，通过根系截获的数量很少。大多数情况下，质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。对不同营养元素而言，不同供应方式的贡献各不相同：cF+、Mg2^ NO3-主要靠质流供应，而H2PC4-、X、NH4+等扩散是主要的迁移方式。在相同蒸腾条件下，土壤溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。

养分向根表的迁移受到根系吸收和土壤供应两方面的影响。（一）土壤湿度增加土壤湿度，可使土壤表面水膜加厚，一方面能增加根表与土粒间的接触吸收；另一方面又可减少养分扩散的曲径，从而提高养分扩散速率。（二）施肥施肥可增加土壤溶液中养分的浓度，直接增加质流和截获的供应量。同时，施肥加大了土体与根表间的养分浓度差，也增加了养分扩散迁移量。

根系密度是指单位土壤体积中根的总长度，表示有多大比例的土壤体积向根供应养分。

影响根系生长的环境因素（一）土壤物理因素土壤容重增加意味着紧实度变大，大孔隙减少，根的伸长速度降低，平均直径减少。主根伸长受阻会激发侧根的发展，形成密集的表层根系。通常根系生长最适温度范围在20〜25C之间，土壤温度过高或过低都可能抑制根系的生长。（二）土壤养分状况增加养分供应可促进根系生长。一般根系集中生长在养分浓度较高的地方。适当深施肥料有利于根系下扎和吸收下层土壤水分和养分。在局部根区提高养分浓度对根系形态有明显影响，其中以供应硝酸盐最为突出。矿质养分的供应对根毛的长度和密度也有很大影响。土壤硝酸盐和土壤磷的浓度与根毛数目及根毛长度之间呈负相关关系；而铵盐的存在则增加根毛的密度与长度。

（一）根际养分浓度分布 1.累积当土壤溶液中养分浓度高，植物蒸腾量大，

养分供应以质流方式为主时，根对水分的吸收速率高于养分吸收速率，根际养分浓度增加并

高于土体的养分浓度，出现养分累积区; 2.亏缺当土壤溶液中养分浓度低，植物蒸腾强度小，根系吸收土壤溶液中养分的速率大于吸收水分的速率时，根际即出现养分亏缺区;3.持平一定条件下，当水分蒸腾速率和养分吸收速率相等时，根际没有养分浓度梯度差。

（二）根际养分浓度分布的影响因素1.营养元素种类Ca2+、NO3-、SO42-、Mg2+ 等养分在土壤溶液中含量较高，在根际一般呈累积分布；H2PO4-、NH/、K和一些

微量元素F G T、Mn2+、Zn2+等养分在土壤溶液中的浓度低，由于植物吸收，根际出现亏缺分布。养分在根际亏缺的强度、范围与该种养分的扩散系数、迁移速率等特性密切相关。2.土壤缓冲性能根际养分分布与粘粒含量和缓冲能力有关。粘粒含量少的土壤，对养分的吸附力弱，离子迁移速率快，养分亏缺范围大。粘粒含量多的土壤，缓冲能力强，对养分的吸附力强，土壤溶液中养分浓度低，离子迁移速率小，养分亏缺范围小。3.植物营养特性根系吸收养分能力的强弱能影响根际养分浓度的分布，不同植物之间在根系容积，养分吸收速率，最低吸收浓度，蒸腾强度等方面都有差异。因此，同一养分在不同种类植物的根际，其浓度分布是不同的。根毛的形态、密度和长度对移动性弱的养分（如磷）有重要影响。

影响根际pH变化的因素1•氮素形态施用NH4+-N根系向外释放H+,根际pH 下降；施用NO3--N根系释放0H或HCQ-,根际pH上升。NO3--N使根际pH上升的幅度一般低于NH4+-N 使根际pH 下降的幅度，不同种类植物间有明显差异。2.共生固氮作用一些豆科植物在固定空气中的N2时，也会降低根际pH值。3•养分胁迫双子叶植物和一些耐低铁的非禾本科单子叶植物在铁胁迫时，根系主动分泌还原性物质，根在释放电子的同时也释放质子，以酸化根际环境。石灰性土壤上，白羽扇豆缺磷时，可形成排根，向体外分泌大量柠檬酸，酸化根际，螯合钙、铁、铝等。4.植物遗传特性不同种类植物在选择吸收、体内酸碱平衡的生理调节方式和能力等方面均有差异。5.根际微生物微生物既可通过呼吸作用释放CO2 ，又可合成并分泌某些有机酸而引起根际pH 值的改变。

吸收了的养分的去向：1. 在原细胞被同化，参与代谢或物质形成，或积累在液泡中

成为贮存物质。2. 转移到根部相邻的细胞。3. 通过输导组织转移到地上部各器官。4. 随分泌物一道排回介质中。根外介质中的养分从根表皮细胞进入根内经皮层组织到达中柱的迁移过程叫养分的横向运输。由于其迁移距离短，又称为短距离运输。养分从根经木质部或韧皮部到达地上部的运输以及养分从地上部经韧皮部向根的运输过程，称为养分的纵向运输。由于养分迁移距离较长，又称为长距离运输。两条途径: 质外体是由细胞壁和细胞间隙所组成的连续体。在质外体中水分和养分可以自由出入。共质体是由细胞的原生质（不包括液泡）组成，穿过细胞壁的胞间连丝把细胞与细胞连成一个整体，这些相互联系起来的原生质整体称为共质体。影响养分横向运输的因素养分在横向运输过程中是途经质外体还是共质体，主要取决于养分种类，养分浓度、根毛密度、胞间连丝的数量，表皮细胞木栓化程度等多种因素。

二、运输部位根尖生理活动旺盛，细胞吸收养分的能力较强，但输导系统尚未形成，而根毛区以后,外周木栓化程度较高，水分和养分都难以进入，因而这两个部位养分的横向

运输量都很低。伸长区及稍后的区域输导系统初步形成，同时内

皮层尚未形成完整的凯氏带，养分可以通过质外体直接进入木质部导管。这个区域是靠质外体运输的养分的主要吸收区，如钙、硅。根毛区内皮层形成了凯氏带，阻止质外体中的养分直接进入中柱木质部，养分的运输主要以共质体形式进行。根压: 当离子进入木质部导管后，增加了导管汁液的浓度，使水势下降，引起导管周围的水分在水势差的作用下扩散进入导管，从而产生一种使导管汁液向上移动的压力。吐水：由于根压的作用使水分和离子在导管中向地上部移动，可在叶尖或叶缘泌出水珠，即吐水现象。伤流液：若把幼苗茎基部切断，可以收集到木质部汁液，即伤流液。

影响离子进入木质部数量的因素1.外界离子浓度影响木质部汁液的浓度，而且影响木质部汁液的体积。如果外部介质离子浓度过高，水势太低时，则会出现水分难以进入，而导致木质部汁液体积下降。2.温度介质温度影响着木质部汁液的体积和离子浓度，其中对体积的影响大于浓度。随着温度的升高，水分的粘滞度降低，因而更易于扩散进入木质部，使